第6章时序逻辑电路本章讲解了时序逻辑电路的分析和设计方法、定时器电路的结构与设计方法。并通过一定数量的例题，介绍了时序逻辑电路具体的设计过程。S6.1时序逻辑电路、时序逻辑电路的特点时序电路是一种与时间相关、且具有“记忆”功能的电路，其特点是，在任何时刻电路产生的稳定输出信号不仅与该时刻电路的输入信号有关，而且还与电路过去的状态有关。图6-1显示了时序电路的电路框图。Xiy.:xiyj组合逻辑电路q1Z1....存储电路2q,图6-1时序逻辑电路组成框图y= f(,x2,*-,X,q1,q2,-,q)=输出方程Y=F(X,Q)y,=f(x,x2,x992,)z,=g1(x,x2,."",x,q1,q2,."",q)→驱动方程Z=F(X,Q)2=g1(x1,X2,"",X,,9i,q2,*",q1)
第 6 章 时序逻辑电路 本章讲解了时序逻辑电路的分析和设计方法、定时器电路的结构与设计方法。并通 过一定数量的例题，介绍了时序逻辑电路具体的设计过程。 §6.1 时序逻辑电路 一、时序逻辑电路的特点 时序电路是一种与时间相关、且具有“记忆”功能的电路，其特点是，在任何时刻 电路产生的稳定输出信号不仅与该时刻电路的输入信号有关，而且还与电路过去的状态 有关。 图 6-1 显示了时序电路的电路框图。 图 6-1 时序逻辑电路组成框图 ( , ) ( , , , , , , , ) ( , , , , , , , ) Y F X Q y f x x x q q q y f x x x q q q j i l i l 输出方程 1 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 ( , ) ( , , , , , , , ) ( , , , , , , , ) 1 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 Z F X Q z g x x x q q q z g x x x q q q k i l i l 驱动方程
[g."* = h(21,22,", 2,q1, 2,",q.)：→状态方程QI=H(Z,Q)[9* = h(21,2,, , 1,92,, .)时序电路可分为两大类：同步时序电路和异步时序电路。在同步时序电路中，电路的状态仅仅在统一的信号脉冲（称为时钟脉冲CP）控制下才同时变化一次。如果CP脉冲没来，即使输入信号发生变化，它可能会影响输出，但绝不会改变电路的状态（即记忆电路的状态）。在异步时序电路中，记忆元件的状态变化不是同时发生的。这种电路中没有统一的时钟脉冲，一般采用前一级的进位输出作为后一级的时钟脉冲，用以控制后一级电路状态的改变。任何输入信号的变化都可能立刻引起异步时序电路状态的变化
( , ) ( , , , , , , , ) ( , , , , , , , ) 1 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 1 1 Q H Z Q q h z z z q q q q h z z z q q q n l i l n l i l n 状态方程 时序电路可分为两大类：同步时序电路和异步时序电路。 在同步时序电路中，电路的状态仅仅在统一的信号脉冲（称为时钟脉冲 CP）控制下 才同时变化一次。如果 CP 脉冲没来，即使输入信号发生变化，它可能会影响输出，但绝 不会改变电路的状态(即记忆电路的状态)。 在异步时序电路中，记忆元件的状态变化不是同时发生的。这种电路中没有统一的 时钟脉冲，一般采用前一级的进位输出作为后一级的时钟脉冲，用以控制后一级电路状 态的改变。任何输入信号的变化都可能立刻引起异步时序电路状态的变化
s6.2同步时序逻辑电路的分析分析一个时序电路，就是要找出给定时序电路的逻辑功能，具体说，就是找出电路的状态和输出的状态在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。由于同步时序电路中所有触发器都是在同一时钟信号操作下工作，所以分析同步时序电路比较简单。其主要步骤为：1）仔细观察电路，判断是否是同步时序逻辑电路。2）列出电路的驱动方程、状态方程和输出方程。从给定的逻辑图中写出每个触发器的驱动方程（即存储电路中每个触发器输入信号的逻辑函数式）。将得到的这些驱动方程代入相应触发器的特性方程，得到每个触发器的状态方程，从而得到由这些状态方程组成的整个时序电路的状态方程组。根据逻辑图写出电路的输出方程。3）列出电路的状态转换表。4）画出电路的状态转换图。5）根据上述分析，总结并描述电路的功能。【例6-1】时序电路如图6-2所示，试分析驱动方程、状态方程和输出方程，画出状态转换表、状态转换图和电路时序图。7.22971J1J7C1C1C1Q29.01K71K1K 7FF,FF2FF3CLK图6-2【例6-1】的时序电路
§6.2 同步时序逻辑电路的分析 分析一个时序电路，就是要找出给定时序电路的逻辑功能，具体说，就是找出电路 的状态和输出的状态在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。 由于同步时序电路中所有触发器都是在同一时钟信号操作下工作，所以分析同步时 序电路比较简单。 其主要步骤为： 1）仔细观察电路，判断是否是同步时序逻辑电路。 2）列出电路的驱动方程、状态方程和输出方程。 从给定的逻辑图中写出每个触发器的驱动方程（即存储电路中每个触发器输入信号 的逻辑函数式）。 将得到的这些驱动方程代入相应触发器的特性方程，得到每个触发器的状态方程， 从而得到由这些状态方程组成的整个时序电路的状态方程组。 根据逻辑图写出电路的输出方程。 3）列出电路的状态转换表。 4）画出电路的状态转换图。 5）根据上述分析，总结并描述电路的功能。 【例 6-1】时序电路如图 6-2 所示，试分析驱动方程、状态方程和输出方程，画出状态转 换表、状态转换图和电路时序图。 图 6-2 【例 6-1】的时序电路
解：该电路中，时钟脉冲接到每个触发器的时钟输入端，故为同步时序电路。①驱动方程：J,=Q203,K,=1J, =Q1,K,=Q0J,=QQ2,K,=Q,②状态方程：将上述驱动函数代入触发器的特性方程中，即得每一触发器的状态方程。9*=Q.0; 91Q2*=Q1Q,+010020*=91020,+0203③输出方程：Y=Q0,状态转换表：若将任何一组输入变量及电路初态的取值代入状态方程和输出方程，即可算出电路的次态和现态下取值，以得到的次态作为新的初态，和这时的输入变量取值一起再代入状态方程和输出方程进行计算，又得到一组新的次态和输出值，这样将全部计算结果列成真值表的形式，会得到初态与次态的对应情况，得到了状态转换表（表6-1）。为了更形象直观地显示时序电路的逻辑功能，有时还进一步将状态转换表的内容表示成状态转换图的形式。图6-3是上表所示的状态转换图。在状态转换图中以圆圈表示电路的各个状态，以箭头表示状态转换的方向。在箭头旁要注明状态转换的输入变量和输出量，通常将输入变量取值写在斜线上，将输出量写在斜线下，如果电路没有输入逻辑，则斜线上就不用注字说明
解：该电路中，时钟脉冲接到每个触发器的时钟输入端，故为同步时序电路。 ①驱动方程： 3 1 2 3 2 2 1 2 1 3 1 2 3 1 , , , 1 J Q Q K Q J Q K Q Q J Q Q K ② 状态方程： 将上述驱动函数代入触发器的特性方程中， 即得每一触发器的状态方程。 3 1 2 3 2 3 2 1 2 1 3 2 1 2 3 1 * * * Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q ③ 输出方程： Y Q2Q3 状态转换表： 若将任何一组输入变量及电路初态的取值代入状态方程和输出方程，即可算出电路 的次态和现态下取值，以得到的次态作为新的初态，和这时的输入变量取值一起再代入 状态方程和输出方程进行计算，又得到一组新的次态和输出值，这样将全部计算结果列 成真值表的形式，会得到初态与次态的对应情况，得到了状态转换表（表 6-1）。 为了更形象直观地显示时序电路的逻辑功能，有时还进一步将状态转换表的内容表 示成状态转换图的形式。 图 6-3 是上表所示的状态转换图。在状态转换图中以圆圈表示电路的各个状态，以箭 头表示状态转换的方向。在箭头旁要注明状态转换的输入变量和输出量，通常将输入变 量取值写在斜线上，将输出量写在斜线下，如果电路没有输入逻辑，则斜线上就不用注 字说明
表6-1状态转换表C0000110011QQ:Q1/0Y图6-3状态转换图由图6-3可看出该电路为七进制计数器，且有自启动能力。(电路处于无效状态时在CP作用下可以进入有效循环状态，称其为可以自启动)。综上，可以作出【例6-1】的时序图，如图6-4所示。【例6-2】时序电路如图6-5所示，试分析其功能。Q2D3DIDC1>CI>CIOOC0
表 6-1 状态转换表 图 6-3 状态转换图 由图 6-3 可看出该电路为七进制计数器，且有自启动能力。 (电路处于无效状态时在 CP 作用下可以进入有效循环状态，称其为可以自启动)。 综上，可以作出【例 6-1】的时序图，如图 6-4 所示。 【例 6-2】 时序电路如图 6-5 所示，试分析其功能。 1D Q1 Q2 CP Q1 Q2 2D 3D Q3 Q3 C1 C1 C1 Y